(57)【要約】【課題】  径時にわたり画像の濃度低下や濃度ムラのない良好な画像を維持することができる画像形成装置、画像形成装置の評価方法、画像形成装置の製造方法を提供する。【解決手段】  未使用の現像剤を一時間攪拌後の現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍとが｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜≦０．１０［ｆ・Ｃ／１０μｍ］の関係を満たし、かつ、未使用の現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖと、未使用の現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとが、｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜≦０．２０［μｍ］の関係を満たすようにする。【選択図】  図１
2006047942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を担持する潜像担持体と、トナーとキャリアとからなる現像剤を現像剤担持体に担持し該潜像担持体に対向する現像領域に搬送して該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍとが
｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜≦０．１０［ｆ・Ｃ／１０μｍ］
の関係を満たし、
かつ、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとが、
｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜≦０．２０［μｍ］の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、上記現像装置は、上記現像剤担持体と隙間を形成し、該隙間に該現像剤担持体上の現像剤を通過させることで、該現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材を備え、該現像剤規制部材による規制直後における上記現像剤担持体上の単位面積あたりの現像剤担持量が２０［ｍｇ／ｃｍ２］以上、６０［ｍｇ／ｃｍ２］以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２の画像形成装置において、
上記トナーは、平均粒径が８０［ｎｍ］以上、１４０［ｎｍ］以下の疎水性シリカ微粒子を添加したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の画像形成装置において、
上記トナーは、平均粒径が５０［ｎｍ］以下の疎水性シリカ微粒子が０．３［ｗｔ％］以上、１．５［ｗｔ％］以下、および平均粒径が５０［ｎｍ］以下の疎水性酸化チタン微粒子が０．２［ｗｔ％］以上、１．２［ｗｔ％］以下添加されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の画像形成装置において、
上記現像剤は、トナー濃度が５．０ｗｔ％以上、９．０ｗｔ％以下であり、現像剤の平均帯電量（Ｑ／Ｍ）が１５［−μＣ／ｇ］以上、４０［−μＣ／ｇ］以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、
上記トナーは、重量平均粒径が５．０μｍ以上、８．０μｍ以下であり、重量平均粒径（Ｄｗ）と個数平均粒径（Ｄｎ）の比（Ｄｗ／Ｄｎ）が１．２０以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５又は６の画像形成装置において、
現像剤として、トナーが３μｍ以下の粒子個数比率が５％以下のものを使用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６又は７の画像形成装置において、
現像剤に使用されるトナー及びキャリアが、常温常湿下、トナー濃度５％以下の条件下でキャリアとトナーを１０分間攪拌混合したときに得られる帯電量Ｑ６００に対して、同一条件下で２０秒間攪拌混合した時に得られる帯電量Ｑ２０とすると、
Ｚ（％）＝（Ｑ２０／Ｑ６００）×１００
で計算される帯電立ち上がり比率Ｚ（％）が７０（％）以上得られるトナー及びキャリアを使用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の画像形成装置において、
上記現像剤担持体の周速度Ｖｓ、像担持体の周速度Ｖｐとの関係が、１．５≦（Ｖｓ／Ｖｐ）≦２．５の関係を満足することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
トナーとキャリアとからなる現像剤を現像剤担持体に担持し該潜像担持体に対向する現像領域に搬送し、潜像を担持する潜像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置において、
未使用の該現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍとが
｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜≦０．１０［ｆ・Ｃ／１０μｍ］
の関係を満たし、
かつ、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとが、
｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜≦０．２０［μｍ］の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
潜像担持体と、
該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
該潜像担持体の帯電された表面を露光して潜像を形成する露光手段と、
該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、
該潜像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段とを有する画像形成装置の本体に対して着脱可能であり、
少なくとも該潜像担持体と該現像手段とが一体的に支持されたプロセスカートリッジにおいて、
該現像手段が請求項１０の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１２】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像にトナーを供給して現像する現像装置とを備えた画像形成装置内の特性を検知して、該画像形成装置の評価を行う画像形成装置の評価方法において、
該特性として、該現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖと潜像担持体のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍと、現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖと、潜像担持体上のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとをそれぞれ検知して、該現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖと潜像担持体のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍとの関係が
｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜≦０．１０［ｆ・Ｃ／１０μｍ］
を満たしているかどうかと、
該トナー平均粒径ｄｄｅｖと潜像担持体上のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとの関係が
｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜≦０．２０［μｍ］
を満たしているかどうかを評価することを特徴とする画像形成装置の評価方法。
【請求項１３】
画像形成装置の要求仕様を決定し、該要求仕様を満たす画像形成装置の設計条件を決定し、該設計条件に基づいて画像形成装置を製造する画像形成装置の製造方法において、該要求仕様は、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍとが
｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜≦０．１０［ｆ・Ｃ／１０μｍ］
の関係を満たし、
かつ、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとが、
｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜≦０．２０［μｍ］の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置の評価方法および画像形成装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を用いた現像装置が広く用いられている。この現像装置は、現像剤担持体上に２成分現像剤を担持して、感光体ドラム等の像担持体と対向する領域へ搬送する。そして、像担持体と現像剤担持体との間に例えば、交番電界を印加しながら、画像情報に応じて像担持体上に形成されている静電潜像を現像して顕像化している。
【０００３】
従来の現像装置においては、現像剤をアジテータにより機械的に攪拌して帯電させている。このため、トナーがアジテータにより機械的なストレスを受けてしまう。また、薄層規制部材によって現像剤担持体上のトナーを規制し、現像領域に搬送する現像剤量を規制している。トナーが、この薄層形成部材を通過するとき、大きな機械的ストレスを受けてしまう。
【０００４】
一般的に、トナーは母体樹脂の周りに流動性を付与するため外添剤を付着させており、上記機械的ストレスにより添加剤の埋没や離脱が発生する。このような添加剤の埋没や離脱が起こると、流動性が低下しトナーの非静電的な付着力が増加する。すると、トナーが現像装置内のキャリア等に付着する等し、現像装置内のトナーの帯電分布がブロード化する。その結果、帯電量の高いトナーが選択的に感光体に付着し、比較的少ない量のトナーで感光体上の電位と平衡状態になり、画像濃度が所望の画像濃度よりも低くなるという問題点が有った。
【０００５】
このような問題に対して現像能力を上げることで対処することが考えられる。現像能力を上げる手段としては、例えば、感光体に対する現像担持体の線速比を高めたり、特許文献１に記載のように、現像担持体の表面に複数の溝を形成したりすることが考えられる。前者のように感光体に対する現像担持体の線速比を高めることで、感光体が現像領域を通過する間に、現像担持体上の磁気ブラシと接触する回数を増やすことができ、感光体表面に付着させるトナー量を増やすことができる。後者の場合は、溝により現像剤が溝に保持されるため、現像剤担持体に搬送される現像剤量を増やすことができ、感光体表面に付着させるトナー量を増やすことができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２０８０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、現像能力を上げることで、感光体表面に十分な量の現像剤を均一に供給することができるようになったが、現像性能を上げても、依然として濃度ムラ等の異常画像が発生する場合があった。
【０００８】
そこで、この原因を追求すべく、発明者らは初期の状態、および１時間連続攪拌を行ってトナーを劣化させた状態それぞれで、感光体上のトナーの粒径分布および帯電量分布、並びに、現像装置内のトナーの粒径分布と帯電量分布との関係を調べてみた。その結果を図５〜図８に示す。
図５、図６に示すように、初期状態において、感光体上のトナーの帯電量および粒径を示す個数分布の等高線と、現像装置内のトナーの帯電量および粒径を示す個数分布の等高線とにあまり差が見られない。しかし、図７、図８に示す一時間攪拌後の感光体上のトナーの帯電量および粒径を示す個数分布の等高線と、現像装置内のトナーの帯電量および粒径を示す個数分布の等高線とが大幅に異なることがわかる。具体的には、感光体上には、粒径の大きなトナーが多く存在していることがわかる。この感光体上の粒径の大きなトナーは、劣化して現像装置内でトナー同士が凝集し見かけ上粒径が大きくなったトナーか、もともと現像装置内に存在していた粒径の大きなトナーかは定かでないが、前者の可能性が高いと考えられる。そして、このように凝集し見かけ上粒径が大きくなったトナーは、添加剤が埋没して非静電的な付着力が強い状態となっている。感光体表面に付着している凝集したトナーは、転写時に転写ニップの圧力により感光体上に強く付着してしまい、転写バイアスを印加しても転写部材へ静電的に移動しない。その結果、画像に濃度ムラが発生してしまうと考えられる。
以上のことから、現像性能を上げて感光体表面に十分な量の現像剤を供給しても、上記のように感光体上に凝集したトナーが多く付着した状態となっていると、この凝集したトナーが転写されないので、濃度ムラ等の異常画像が発生したものと考えられる。
【０００９】
このように、粒径の大きなトナーが感光体上に多く存在してしまうメカニズムは、明確になっていないが、以下のようなことが推考される。通常、画像形成装置は、初期状態の平均帯電量や平均粒径のトナーが感光体上に付着し易いような状態となるように設計している。よって、図５、図６に示すように、初期状態の現像装置内のトナーの帯電量分布および粒径分布と感光体上のトナーの帯電分布および粒径分布とにさほど違いはない。つまり、この画像形成装置においては、初期状態において現像装置内に存在するトナー中で最も個数の多い、帯電量が約−０．３［ｆｃ／μｍ］で平均粒径が５．５［μｍ］のトナーが感光体表面上に付着し易いよう、画像形成条件が整えられている。しかし、図７に示すように一時間攪拌後においては、トナーが劣化して、現像装置内に最も多く存在するトナーは、帯電量が約−０．２［ｆｃ／μｍ］で、平均粒径が５．５［μｍ］となっている。従って、帯電量が約−０．３［ｆｃ／μｍ］で、平均粒径が５．５［μｍ］を有する現像装置内のトナーの絶対量が初期時に比べて減少している。すると、約−０．３［ｆｃ／μｍ］の帯電量を有する現像装置内の粒径の大きなトナーも感光体上に付着する確率が高くなる。その結果、図８に示すように、感光体上に付着するトナーの粒径分布が現像装置内のトナーの粒径分布に比べて大きくなったと考えられる。
【００１０】
また、図７、図８から、感光体表面上に付着し易いトナーの帯電量と、現像装置内の最も多く存在するトナーの帯電量（平均帯電量）に差が生じれば、生じるほど、現像装置内に感光体表面上に付着し易い帯電量を有するトナーが減少する。すると、現像装置内の帯電量の高いトナーも感光体上に付着し、十分感光体上にトナーが付着してない状態でトナーと感光体上の電位とが平衡状態になってしまう。その結果、画像濃度の低下などの不具合が発生すると考えられる。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、経時にわたり画像の濃度低下や濃度ムラのない良好な画像を維持することができる画像形成装置、画像形成装置の評価方法、画像形成装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、トナーとキャリアとからなる現像剤を現像剤担持体に担持し該潜像担持体に対向する現像領域に搬送して該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍとが｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜≦０．１０［ｆ・Ｃ／１０μｍ］の関係を満たし、かつ、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとが、｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜≦０．２０［μｍ］の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記現像装置は、上記現像剤担持体と隙間を形成し、該隙間に該現像剤担持体上の現像剤を通過させることで、該現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材を備え、該現像剤規制部材による規制直後における上記現像剤担持体上の単位面積あたりの現像剤担持量が２０［ｍｇ／ｃｍ２］以上、６０［ｍｇ／ｃｍ２］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記トナーは、平均粒径が８０［ｎｍ］以上、１４０［ｎｍ］以下の疎水性シリカ微粒子を添加したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記トナーは、平均粒径が５０［ｎｍ］以下の疎水性シリカ微粒子が０．３［ｗｔ％］以上、１．５［ｗｔ％］以下、および平均粒径が５０［ｎｍ］以下の疎水性酸化チタン微粒子が０．２［ｗｔ％］以上、１．２［ｗｔ％］以下添加されていることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記現像剤は、トナー濃度が５．０ｗｔ％以上、９．０ｗｔ％以下であり、現像剤の平均帯電量（Ｑ／Ｍ）が１５［−μＣ／ｇ］以上、４０［−μＣ／ｇ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記トナーは、重量平均粒径が５．０μｍ以上、８．０μｍ以下であり、重量平均粒径（Ｄｗ）と個数平均粒径（Ｄｎ）の比（Ｄｗ／Ｄｎ）が１．２０以下であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６の画像形成装置において、現像剤として、トナーが３μｍ以下の粒子個数比率が５％以下のものを使用することを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の画像形成装置において、現像剤に使用されるトナー及びキャリアが、常温常湿下、トナー濃度５％以下の条件下でキャリアとトナーを１０分間攪拌混合したときに得られる帯電量Ｑ６００に対して、同一条件下で２０秒間攪拌混合した時に得られる帯電量Ｑ２０とすると、Ｚ（％）＝（Ｑ２０／Ｑ６００）×１００で計算される帯電立ち上がり比率Ｚ（％）が７０（％）以上得られるトナー及びキャリアを使用することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の画像形成装置において、上記現像剤担持体の周速度Ｖｓ、像担持体の周速度Ｖｐとの関係が、１．５≦（Ｖｓ／Ｖｐ）≦２．５の関係を満足することを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、トナーとキャリアとからなる現像剤を現像剤担持体に担持し該潜像担持体に対向する現像領域に搬送し、潜像を担持する潜像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置において、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍとが｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜≦０．１０［ｆ・Ｃ／１０μｍ］の関係を満たし、かつ、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとが、｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜≦０．２０［μｍ］の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、潜像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、該潜像担持体の帯電された表面を露光して潜像を形成する露光手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段とを有する画像形成装置の本体に対して着脱可能であり、少なくとも該潜像担持体と該現像手段とが一体的に支持されたプロセスカートリッジにおいて、該現像手段が請求項１０の現像装置であることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像にトナーを供給して現像する現像装置とを備えた画像形成装置内の特性を検知して、該画像形成装置の評価を行う画像形成装置の評価方法において、該特性として、該現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖと潜像担持体のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍと、現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖと、潜像担持体上のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとをそれぞれ検知して、該現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖと潜像担持体のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍとの関係が｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜≦０．１０［ｆ・Ｃ／１０μｍ］を満たしているかどうかと、該トナー平均粒径ｄｄｅｖと潜像担持体上のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとの関係が｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜≦０．２０［μｍ］を満たしているかどうかを評価することを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、画像形成装置の要求仕様を決定し、該要求仕様を満たす画像形成装置の設計条件を決定し、該設計条件に基づいて画像形成装置を製造する画像形成装置の製造方法において、該要求仕様は、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍとが｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜≦０．１０［ｆ・Ｃ／１０μｍ］の関係を満たし、かつ、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとが、｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜≦０．２０［μｍ］の関係を満たすことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１乃至１３の発明によれば、未使用の現像剤を一時間攪拌して十分劣化させた状態において、｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜≦０．１０［ｆ・Ｃ／１０μｍ］の関係を満たし、かつ、未使用の現像剤を一時間攪拌後の現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖと、未使用の現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとが、｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜≦０．２０［μｍ］の関係を満たすようにしている。このような関係を満たすように画像形成装置を設定して、経時にわたり、潜像担持体上に付着しやすいトナーの帯電量および粒径を、現像装置内で最も多く存在するトナーの帯電量および粒径としている。この結果、従来のように、潜像担持体に付着し易い帯電量および粒径を有したトナーが現像装置内に少ないため、潜像担持体に付着し易い帯電量をもった現像装置内の凝集したトナーが潜像担持体上に付着することを抑制することができる。よって、潜像担持体上に十分な量の現像剤が均一に供給されているにもかかわらず、濃度ムラが発生する不具合を抑制することができる。
また、潜像担持体上に付着しやすいトナーの帯電量を現像装置内で最も多く存在するトナーの帯電量に経時で維持することができる。このため、従来のように、潜像担持体に付着し易い帯電量を有したトナーが現像装置内に少ないため、現像装置内の潜像担持体に付着し易い帯電量よりも高いトナーが潜像担持体上に付着することが抑制される。この結果、潜像担持体上に十分にトナーが付着してない状態でトナーと潜像担持体上の電位とが平衡状態になってしまうことが抑制され、画像濃度の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のフルカラープリンタ（以下、プリンタという）に適用した場合の実施形態について説明する。図１は、このプリンタの内部構成を示す概略構成図である。図１において、箱状の装置本体１内には複数個の感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋがそれぞれ装置本体１に着脱可能に装着されている。装置本体１内の中央部には記録材担持体としての転写ベルト３が、装置本体１の対角線方向に斜めに配置されている。転写ベルト３は、その一つに回転駆動力が伝達される複数のローラに架け渡されて図中矢印Ａ方向に回転駆動可能に設けられている。
【００１５】
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、像担持体としてのドラム状の感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを有し、各感光体の表面が転写ベルト３と接触するように転写ベルト３の上方に配設されている。感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの配列は、感光体２Ｙを給紙側とし、感光体ユニット２Ｋが定着装置９側に位置するように４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの順となっている。感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとしては、ベルト状の感光体等を用いてもよい。
【００１６】
現像剤供給手段となる現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとそれぞれ対向配置されている。例えば、現像装置５Ｙは、イエロートナー（以下Ｙという）とキャリアを有する２成分現像剤を、感光体４Ｙ上の静電潜像に供給して現像するものである。現像装置５Ｍは、マゼンタ（以下Ｍという）トナーとキャリアを有する２成分現像剤を、感光体４Ｍ上の静電潜像に供給して現像するものである。現像装置５Ｃは、シアン（以下Ｃという）トナーとキャリアを有する２成分現像剤を、感光体４Ｃ上の静電潜像に供給して現像するものである。現像装置５Ｋは、例えばブラック（以下Ｋという）トナーとキャリアとを有する２成分現像剤を、感光体４Ｋ上の静電潜像に供給して現像するものである。
【００１７】
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの上方には露光手段としての書き込み装置６が配置され、感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの下方には両面ユニット７が配置されている。両面ユニット７の下方には、サイズの異なる転写材Ｐが収納可能な給紙ユニット１３、１４が配設されている。装置本体１の左方には反転ユニット８が配置され、装置本体１の右側には手差しトレイ１５が矢印Ｂ方向に開閉可能に設けられている。転写ベルト３と反転ユニット８との間には定着装置９が配置されている。定着装置９の転写材搬送方向下流側には反転搬送路１０が分岐して形成されている。反転搬送路１０は、シート状の転写材Ｐを搬送路内に配置された排紙ローラ１１によって装置上部に設けられた排紙トレイ１２に案内する。
【００１８】
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像を形成するためのユニットであり、装置本体１に配置される場所を除いては同一構成となっている。ここでは、感光体ユニット２Ｙの構成について説明する。図２は、感光体ユニット２Ｙの内部構成を示す概略構成図である。感光体ユニット２Ｙは、図２に示すように、感光体４Ｙと、感光体４Ｙに当接する帯電ローラ１６Ｙと、感光体４Ｙの表面をクリーニングするクリーニング装置１７Ｙとから構成され、装置本体１に着脱可能に取付けられる。クリーニング装置１７Ｙは、ブラシローラ１８Ｙ及びクリーニングブレード１９Ｙとから構成される。
【００１９】
図３は、書き込み装置６の構成を示す概略構成図である。書き込み装置６では、図３に示すように同軸上に配置された２つの回転多面鏡２０、２１がポリゴンモータ２２により回転される。回転多面鏡２０、２１は、図示しない２つのレーザ光源としてのレーザダイオードからのＹ画像データで変調されたＹ用レーザ光、Ｍ画像データにより変調されたＭ用レーザ光と、他の２つのレーザ光源としてのレーザダイオードからのＣ画像データにより変調されたＣ用レーザ光、Ｋ画像データにより変調されたＫ用レーザ光とを左右に振り分けて反射する。回転多面鏡２０、２１からのＹ用レーザ光及びＭ用レーザ光は２層のｆθレンズ２３を通る。このｆθレンズ２３からのＹ用レーザ光は、ミラー２４で反射されて長尺ＷＴＬ２５を通過した後にミラー２６、２７を介して感光体ユニット２Ｙの感光体４Ｙに照射される。ｆθレンズ２３からのＭ用レーザ光は、ミラー２８で反射されて長尺ＷＴＬ２９を通過した後にミラー３０、３１を介して感光体ユニット２Ｍの感光体４Ｍに反射される。回転多面鏡２０、２１からのＣ用レーザ光及びＫ用レーザ光は２層のｆθレンズ３２を通る。このｆθレンズ３２からのＣ用レーザ光は、ミラー３３で反射されて長尺ＷＴＬ３４を通過した後にミラー３４、３６を介して感光体ユニット２Ｃの感光体４Ｃに照射される。ｆθレンズ３２からのＫ用レーザ光は、ミラー３７で反射されて長尺ＷＴＬ３８を通過した後にミラー３９、４０を介して感光体ユニット２Ｋの感光体４Ｋに照射される。
【００２０】
現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、トナー色が異なる以外は同一構成になっているので、現像装置５Ｙの構成について説明する。図４は、現像装置５Ｙの内部構成を示す概略構成図である。現像装置５Ｙは、図４に示すように、現像剤収容部としての現像ケース５３内にＹトナーとキャリアを有する２成分現像剤を収容する。また、現像ケース５３内には、現像ケース５３の開口部５３ａを介して感光体４Ｙと対向するように配置された現像剤担持体としての現像スリーブ５４と、現像剤を攪拌しながら搬送するスクリュー部材５５、５６とを備えている。
【００２１】
上記現像ケース５３は、感光体４Ｙへの現像剤の供給側に位置する第１の空間部６５と、供給口６２から補給トナーの供給を受ける第２の空間部６４側とに仕切り壁５７によって分割されている。スクリュー部材５６は空間部６５に、スクリュー部材５５は空間部６４にそれぞれ配置され、現像ケース５３に設けた図示しない軸受部材によって回転自在に支持されている。無論、現像スリーブ５４も図示しない軸受部材を介して現像ケース５３に回転自在に支持され、図示しない駆動手段から回転駆動力が伝達されることで回転する。また、現像ケース５３には、現像剤中のトナー濃度を検知して出力するトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ６３が空間部６５内にその検知面が臨むように装着されている。
【００２２】
上記構成の現像装置５Ｙにおいて、現像ケース５３内の２成分現像剤は、スクリュー部材５５、５６の等速回転により、現像装置５Ｙ内を循環しながらＹトナーとキャリアが攪拌により摩擦帯電する。そして、搬送スクリュー５６は現像剤の一部を現像スリーブ５４に供給し、現像スリーブ５４はその現像剤を磁気的に担持して搬送する。現像スリーブ５４上の現像剤は、現像ケース５３に配置された現像剤規制部材６１により、その高さ（担持量）が規制される。感光体４Ｙ上の静電潜像は、現像スリーブ５４上のＹトナーで現像されてＹトナー像となる。現像ケース５３内の現像剤のトナー濃度が所定の値になると、Ｙトナーがトナー補給口６２から現像ケース５３内の空間部６４側に補給される。このＹトナーはスクリュー部材５５による攪拌で現像剤と混合され、空間部６５側へ補給される。
【００２３】
上記構成のプリンタにおいて、図示しない操作部により画像形成が指示されると、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが図示しない駆動源により回転駆動されて図１中時計回り方向に回転する。感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの各帯電ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋは、図示しない電源から帯電バイアスが印加されて感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋをそれぞれ一様に帯電させる。感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、帯電ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋにより一様に帯電された後に書き込み装置６にて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の画像データで変調されたレーザ光により露光されて、各表面に静電潜像が形成される。これらの感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上の静電潜像は、現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより現像されてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像となる。
【００２４】
給紙カセット１３、１４のうち選択された方の給紙カセットからは、給紙ローラ４５、４６により１枚の転写材Ｐが分離されて、感光体ユニット２Ｙよりも給紙側に配置されたレジストローラ１へ給紙される。本実施形態では、装置本体１の右方側部に手差しトレイ１５が配置され、この手差しトレイ１５からも転写材Ｐがレジストローラ５１へ給紙可能である。レジストローラ５１は、各転写材Ｐを感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上のトナー像と先端が一致するタイミングで転写ベルト３上へ送り出す。送り出された転写材Ｐは、紙吸着ローラ５２によって帯電される転写ベルト３に静電的に吸着されて各転写部へと搬送される。搬送された転写材Ｐには、各転写部を順に通過する際に、転写ブラシ４７、４８、４９、５０により感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像が順次に重ね合わせて転写される。これにより、４色重ね合わせのフルカラートナー像が形成される。フルカラートナー像が形成された転写材Ｐは、定着装置９によりフルカラートナー像が定着される。定着後の転写材Ｐは、指定されたモードに応じた排出路を通って排紙トレイ１２に反転排出されるか、定着装置９から直進して反転ユニット８内を通ってストレートに排紙される。
【００２５】
以上の作像動作は、４色重ね合わせのフルカラーモードが図示しない操作部で選択された時の動作である。例えば、３色重ね合わせのフルカラーモードが操作部で選択された場合には、Ｋトナー像の形成が省略されてＹ、Ｍ、Ｃ３色のトナー像の重ね合わせによるフルカラー画像が転写材Ｐ上に形成される。また白黒画像形成モードが操作部で選択された場合には、Ｋトナー像の形成のみが行われて白黒画像が転写材Ｐ上に形成される。
【００２６】
図９は、本実施形態で用いる現像装置５内部構成を示す斜視図である。供給口６２から供給された補給トナーはスクリュー部材５５、５６の回転により、図中矢印方向に移動されながら攪拌がなされる。攪拌がなされたトナーは現像スリーブ５４に担持、搬送され、感光体４表面上の潜像の現像に用いられる。
本実施形態では、図２に示すように感光体４Ｙと帯電ローラ１６Ｙとクリーニング装置１７Ｙとから構成された感光体ユニット２Ｙが、装置本体に対して着脱可能に取り付けられている。感光体４を備えたユニットを装置本体１に対して着脱可能とする構成としてはこれに限るものではない。現像装置も備えたプロセスカートリッジとして装置本体１から着脱可能な構成を適用しても良い。
図１０は、本実施形態に適用可能なプロセスカートリッジ５００の断面図である。プロセスカートリッジ５００は、感光体４のまわりに帯電手段としての帯電ローラ１６、現像手段としての現像装置５、クリーニング手段としてのクリーニング装置１７などを備えている。プロセスカートリッジ５００を備えたプリンタ装置本体１の概略構成図を図１１に示す。このように感光体４のまわりの部材を一体的にプロセスカートリッジ５００としてプリンタ装置本体１に対して一括して着脱可能とすることで、メンテナンス性を向上することができる。プロセスカートリッジとしては上述のプロセスカートリッジ５００の構成に限らず、少なくとも現像装置５と感光体４とを一体的に結合し、プリンタ装置本体１に対して着脱可能となっていれば良い。図１１では、プロセスカートリッジ５００を一つだけ記載しているが、これを転写ベルト３の表面移動方向に複数個並べることにより、カラーの画像形成が可能となる。
【００２７】
本実施形態に係るプリンタは、現像剤および現像装置５の現像条件を以下に示す特性にすることが好ましい。そして、下記条件を満たすプリンタを開発して、装置に組み込むことが好ましい。
【００２８】
本実施形態のプリンタは、未使用の現像剤を一時間攪拌して十分劣化させた状態において、｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜≦０．１０［ｆ・Ｃ／１０μｍ］の関係を満たし、かつ、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとが、｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜≦０．２０［μｍ］の関係を満たすことが好ましい。
【００２９】
上記個数比率から算出される現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ、および現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖの測定方法について説明する。現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖやトナー平均粒径ｄｄｅｖの測定方法は、チャージスペクトル法を利用した方法や、レーザードップラー速度計を使用した方法などが知られており、いずれの測定方法も用いることができるが、ここでは、レーザードップラー速度計を使用したトナー粒子帯電量分布測定装置（Ｅスパートアナライザー；ホソカワミクロン株式会社製）における測定方法を示す。まず、磁石で構成されている現像剤保持台に現像装置内の現像剤を保持させる。次いで、現像剤保持台に保持した現像剤をエアーガン（窒素ガス）により、磁性キャリアとトナーとに分離して、トナー粒子のみを測定部に吸引導入する。測定部に吸引導入されたトナーは順次帯電量を計測され、トナーの帯電量分布及び同時に粒径分布を得る。尚、本実施形態における測定条件は以下の通りとした。
・窒素ガスブロー圧力：０．４ｋｇ／ｃｍ２Ｇ
・窒素ガスブロー時間：２ｓｅｃ
・窒素ガスブローのインターバル：２ｓｅｃ
・現像剤保持台の回転数：３２０／１５００ｒｐｍ
上記現像装置内のトナーの帯電量分布から、現像装置内のトナーのトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖが得られる。また、上記現像装置内のトナーの粒径分布から、現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖが求められる。
【００３０】
また像担持体上のトナーの平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ及び平均粒径ｄｄｒｕｍを測定する場合にも、上記Ｅスパートアナライザーを使用することができる。測定手順としては、画像形成装置で像担持体上にトナーを現像している段階で、作像プロセスを停止させて、画像形成装置から像担持体を取り出す。該像担持体を専用治具に固定させて、エアーガン（窒素ガス）により、トナーを測定部に吸引導入する。測定部に吸引導入されたトナーは順次帯電量を計測され、トナーの帯電量分布及び同時に粒径分布を得る。尚、本実施形態における測定条件は以下の通りとした。
・窒素ガスブロー圧力：０．４ｋｇ／ｃｍ２Ｇ
・窒素ガスブロー時間：２ｓｅｃ
・窒素ガスブローのインターバル：２ｓｅｃ
上記現像装置内のトナーの帯電量分布から、現像装置内のトナーのトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍが得られる。また、上記現像装置内のトナーの粒径分布から、現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍが求められる。
【００３１】
また、本実施形態に係る現像剤は、トナー濃度を５．０〜９．０（ｗｔ％）の範囲で、平均帯電量Ｑ／Ｍが１５〜４０［−μＣ／ｇ］となるものを使用することが、キャリアのトナーによる被覆率や現像剤流動性の最適化等の観点から望ましい。トナー濃度が５．０（ｗｔ％）より低い場合には、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが高くなる方向であり、感光体上の静電潜像を現像する現像ポテンシャルをより高く設定する必要があり、感光体の寿命低下を招く恐れがある。さらに現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが４０［−μＣ／ｇ］を越える場合には、画像濃度が低下する可能性が高くなる。またトナー濃度が９．０（ｗｔ％）よりも高い場合には、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが低くなる方向にある。現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが４０［−μＣ／ｇ］未満の場合には、トナー飛散が発生しやすくなり、トナー飛散のレベルが悪くなるにつれて、画像地肌部がトナーで汚れる所謂地肌汚れが発生して画像品質低下を招く。よって、トナー濃度を５．０〜９．０（ｗｔ％）の範囲で、平均帯電量Ｑ／Ｍが１５〜４０［−μＣ／ｇ］となる現像剤を使用することにより、小粒径キャリア、小粒径トナーを使用した現像剤であっても、長期に亘って安定した画像品質が得られるようになる。
【００３２】
また、本実施形態に係る現像剤おいて、キャリアに対するトナーの割合は、キャリア１００重量部当り、トナー２〜２５重量部、好ましくは４〜１５重量部の割合である。また、トナーによるキャリアの被覆率は、１０〜８０％、好ましくは２０〜６０％である。トナーによるキャリアの被覆率が５０％のときのトナー帯電量は、３５（−μＣ／ｇ）以下、より好ましくは２５（−μＣ／ｇ）以下である。その下限値は、特に制約されないが、通常、１５（−μＣ／ｇ）程度である。なお、被覆率は以下の式で算出される。
被覆率（％）＝（Ｗｔ／Ｗｃ）×（ρｃ／ρｔ）×（Ｄｃ／Ｄｗ）×（１／４）×１００
上記式中、Ｄｃはキャリアの重量平均粒径（μｍ）、Ｄｗはトナーの重量平均粒径（μｍ）、Ｗｔはトナーの重量（ｇ）、Ｗｃはキャリアの重量（ｇ）、ρｔはトナー真密度（ｇ／ｃｍ３）、ρｃはキャリア真密度（ｇ／ｃｍ３）を表す。
【００３３】
重量平均粒径は、個数基準で測定された粒子の粒径分布（個数頻度と粒径との関係）に基づいて算出されたものである。この場合の重量平均粒径Ｄｗは以下の式で表される。
Ｄｗ＝｛１／Σ（ｎＤ３）｝×｛Σ（ｎＤ４）｝
上記式中、Ｄは各チャネルに存在する粒子の代表粒径（μｍ）を示し、ｎは各チャネルに存在する粒子の総数を示す。チャネルとは、粒径分布図における粒径範囲を等分に分割するための長さを示すもので、本実施形態では、２μｍの長さを採用した。また、各チャネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャネルに保存する粒子粒径の下限値を採用した。
【００３４】
また、本実施形態に係る現像剤は、トナーの重量平均粒径が５．０〜８．０μｍであり、トナーの重量平均粒径（Ｄｗ）と個数平均粒径（Ｄｎ）の比（Ｄｗ／Ｄｎ）が１．２０以下であることが望ましい。トナーの小粒径化は解像度を上げるためには不可欠であるが、副作用として、流動性、保存性において悪化傾向にある。トナー粒径が５．０μｍ未満では、現像剤の流動性が極端に悪化して、現像剤中の均一なトナー濃度を確保することが困難となる。またトナー小粒径化はキャリアに対する被覆率が上昇する方向であり、被覆率が高くなり過ぎた場合には、キャリア汚染の加速化及びトナー飛散誘発が懸念される。トナー及び現像剤の流動性を向上させる手段として、トナーに添加剤を多く添加する手段は副作用が発生する為に本質的な改善は期待できない。しかし、トナーの粒径分布の均一性にすることにより、トナー小粒径化に伴う副作用が克服される。つまり、トナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Ｄｗ／Ｄｎが１に近いことが望ましく、１．２０以下にすることにより、流動性悪化の抑制効果が得られて、小粒径トナーを使用した場合でもトナー濃度の均一化が図られる。このように、トナーの重量平均粒径が５．０〜８．０μｍ、かつトナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Ｄｗ／Ｄｎを１．２０以下にすることにより、画像濃度安定性に加えて、解像度の向上も図られ、さらに高品質な画像が得られる。またトナー粒度分布における３μｍ以下の粒子個数比率を５％以下にすることによって、流動性、保存性における品質改善効果は顕著であり、現像装置中へのトナー補給性及びトナーの帯電立ち上がり特性において良好な水準が得られる。
【００３５】
トナーの粒度分布は種々の方法で測定できるが、本実施形態では小孔通過法（コールターカウンター法）を用いて行った。測定装置として、ＣＯＵＬＴＥＲＣＯＵＮＴＥＲＭＯＤＥＬＴＡ２（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイスを接続して、１００μｍのアパチャー（細孔）を使用した。測定方法として、まず電解水溶液に界面活性剤を加えた中に、トナー測定用試料を分散させる。この試料を別の１％ＮａＣｌ電界液に注入して、アパチャーチューブのアパチャーの両側に電極が置かれている電解液を通して両電極間に電流を流す。このときの抵抗変化から２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して、平均分布から個数平均粒径、重量平均粒径を求める。
【００３６】
また、本実施形態に係る現像剤は、後述するようにして求められるトナーの帯電立ち上がり比率Ｚ（％）が７０（％）以上であることが望ましい。トナーの帯電立ち上がり比率Ｚ（％）を７０（％）以上とすることにより、トナー飛散、及び地肌汚れにも大きな改善効果が認められた。トナー帯電立ち上がり特性は、補給されたトナーが如何に効率良く、均一にキャリアに付着して、均一な混合状態にするために重要な特性である。特に帯電立ち上がり特性が優れているということは、短時間でキャリアに対して静電力、ファンデアワールス力が働き、所望の帯電量が得られることであり、トナー飛散、地肌汚れの抑制も可能になる。
【００３７】
トナーの帯電立ち上がり比率Ｚ（％）は、常温（２３±３℃）常湿（５０±１０％）下、トナー濃度５％以下の条件下でトナーとキャリアとを１０分間攪拌混合したときに得られる帯電量Ｑ６００に対して、同一条件下で２０秒間攪拌混合した時に得られる帯電量Ｑ２０とすると、Ｚ（％）＝（Ｑ２０／Ｑ６００）×１００で計算される。帯電量Ｑ６００、Ｑ２０の測定方法としては、以下のとおりである。常温常湿下、キャリア５０ｇとトナー濃度５％に相当するトナーを所定の時間混合（装置名：（株）伊藤製作所製ボールミル架台Ｓ４−２型、回転数：２８０ｒｐｍ）することにより現像剤を作成する。この現像剤３ｇを目開き６３５メッシュ（ＳＵＳ３１６製東洋コーポレーション（株）製）をセットした測定用ゲージに入れ、６０秒間ブローオフ（ブローオフ装置：東芝ケミカル（株）製ＴＢ−２００、ブローガス：窒素エアー、ブロー圧力：１．５±０．１（ｋｇ／ｃｍ２））した後、飛散した粉体の電荷量Ｑ（μＣ）と質量Ｍ（ｇ）を測定し、帯電量Ｑ／Ｍ（−μＣ／ｇ）を得ることができる。
【００３８】
また、トナーには流動性付与剤が添加されるのが好ましい。流動性付与剤には種々のものが使用可能であるが、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が５０［ｎｍ］以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデアワールス力を格段に向上させることができ、トナーの流動性向上が図られる。その結果、現像剤の所望の帯電レベルを得ることができ、良好な画像品質が得られ、さらに転写残トナーの低減が図られる。さらに酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にある。よって、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、帯電立ち上がり特性の悪化の影響が大きくなることが考えられる。しかし疎水性シリカ微粒子の添加量が０．３〜１．５［ｗｔ％］の範囲で、疎水性酸化チタン微粒子が０．２〜１．２［ｗｔ％］の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られて、トナー飛散も抑制できることができた。
【００３９】
また、平均粒径が８０〜１４０［ｎｍ］である大粒径の疎水性シリカを添加することにより、転写性、現像性に対して更に性能が向上する。特にトナー平均粒径が７［μｍ］以下のような小粒径トナーを使用した現像剤において、品質改善効果が顕著であった。即ち、粒径が大きい添加剤がトナー粒子間においてスペーサ的な作用をして、トナー転写圧縮時のトナー凝集や現像機の空攪拌時におけるトナー表面への添加剤埋没が抑制可能となる。その結果、転写不良に伴うベタ画像濃度ムラ、添加剤埋没に伴うトナー流動性低下が発生せずに、長期に亘って高品質な画像を得ることができた。
【００４０】
また、本実施形態に係るキャリアの重量平均粒径Ｄｗは２５〜６０［μｍ］、より好ましくは３０〜４５［μｍ］が望ましい。キャリアの重量平均粒径Ｄｗが６０［μｍ］よりも大きい場合には、感光体上の磁気的なキャリア保持力が強く、キャリア付着は起こりにくい。しかし、単位重量当たりのキャリア表面積が小さくなるため、高画像濃度を得るためにトナー濃度を高くした場合には、地汚れが急速に増大する。また、潜像のドット径が小さい場合は、ドット径のバラツキが大きくなる。一方、キャリアの重量平均粒径Ｄｗが２５μｍよりも小さい場合には、キャリア粒子当たりの磁気モーメントが低下し、現像スリーブ上の磁気的なキャリア保持力が弱くなり、キャリア付着が起き易くなる。
【００４１】
さらに、キャリア粒子中、粒径が４４［μｍ］未満である粒子の含有割合は、７０［ｗｔ％］以上、好ましくは７５［ｗｔ％］以上が望ましい。上記含有割合が上記範囲よりも少ない場合には、上述したキャリア付着に対する改善効果が小さい。また、粒径が６２［μｍ］以上である粒子の含有割合は３重量％未満、好ましくは１［ｗｔ％］未満である。６２［μｍ］以上の粒子の含有量が多いほど、ドット径のバラツキが大きくなり、ドット再現性の低下が顕在化してくる。また、粒径が２２［μｍ］未満である粒子の含有割合は７［ｗｔ％］以下である。小粒径キャリアの場合、キャリア付着しているキャリアの大部分は、２２［μｍ］未満の微細粒子である。本発明者らは、重量平均粒径Ｄｗが２５〜４５［μｍ］の小粒径キャリアにおいて、２２［μｍ］より小さい粒子の重量比率を変化させてキャリア付着を評価した。その結果、２２［μｍ］以下の粒径を有する粒子が７［ｗｔ％］以下ならば、キャリア付着が問題ない程度に改善され、３［ｗｔ％］以下、更に１［ｗｔ％］以下とすると、更に品質改善効果が大きいことが判明した。
【００４２】
さらに、１０００エルステッド（Ｏｅ）の磁場を印加したときのキャリア粒子当たりの磁気モーメントは、７０［ｅｍｕ／ｇ］以上、好ましくは７６［ｅｍｕ／ｇ］以上が望ましい。その上限値は、特に制約されないが、通常１５０［ｅｍｕ／ｇ］程度である。磁気モーメントが７０［ｅｍｕ／ｇ］より小さい場合には、現像スリーブ上の磁気的なキャリア保持力が低下して、キャリア付着が発生しやすくなる。
【００４３】
キャリアの磁気モーメントは、以下のようにして測定することができる。Ｂ−Ｈトレーサー（ＢＨＵ−６０／理研電子（株）製）を使用し、円筒のセルにキャリア粒子１．０ｇを詰めて装置にセットする。磁場を徐々に大きくし３０００エルステッドまで変化させ、次に徐々に小さくして零にした後、反対向きの磁場を徐々に大きくし３０００エルステッドとする。更に徐々に磁場を小さくして零にした後、最初と同じ方向に磁場をかける。このようにして、Ｂ−Ｈカーブを図示し、その図より１０００エルステッドの磁気モーメントを算出する。
【００４４】
１０００エルステッドの磁場を印加したときに、磁気モーメントが７６［ｅｍｕ／ｇ］以上となるキャリアの芯材粒子としては、例えば、鉄、コバルト等の強磁性体、マグネタイト、ヘマタイト、Ｌｉ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｂａ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒ系フェライト、Ｍｎ系フェライト等が挙げられる。フェライトとは一般に次式で表される焼結体である。
（ＭＯ）ｘ（ＮＯ）ｙ（Ｆｅ２Ｏ３）ｚ
但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ｍｏｌ％であって、Ｍ、Ｎはそれぞれ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｒ、Ｃａ等であり、２価の金属酸化物と３価の鉄酸化物との完全混合物から構成されている。
【００４５】
現像装置の特性は、現像剤規制部材による規制直後における現像スリーブ上の単位面積あたりの現像剤担持量を２０〜６０［ｍｇ／ｃｍ２］にすることが好ましい。担持量が２０［ｍｇ／ｃｍ２］より少ない場合には、現像スリーブと感光体との間に印加する電界をより大きくする必要があり、キャリア付着に対して不利である。また現像剤担持量が６０［ｍｇ／ｃｍ２］よりも多い場合には、現像剤規制部材よりも現像スリーブの現像剤搬送方向下流側において剤落ちが発生しやすくなる。さらに感光体と現像スリーブとの空間において、現像剤の充填密度が高くなる方向であり、この空間での現像剤の流動性が低下する傾向にある。この流動性低下に伴い、感光体上の静電潜像に対してのトナー供給が円滑に行われなくなり、画像濃度低下や濃度ムラが発生しやすくなる。
【００４６】
また、現像装置においては、現像スリーブの周速度をＶｓ、感光体の周速度Ｖｐとした場合、Ｖｓ／Ｖｐを１．５から２．５の範囲になるように調整することが望ましい。これにより高品質な画像を得ることが可能となる。Ｖｓ／Ｖｐが１．５よりも低い場合には、静電潜像を通過する現像剤の通過時間が短くなるために、現像能力が低下してしまい、高面積を有する画像を出力した場合、画像濃度低下が顕著となってくる。またＶｓ／Ｖｐが２．５よりも高い場合、即ち現像剤と静電潜像との接触時間を長くする方向は異常画像が発生することが知られている。ここでいう異常画像とは、ベタ画像部後端の画像濃度低下、画像抜け、特にハーフトーン画像の後端部で顕著にみられる画像抜けや、ベタ画像とハーフトーン画像境界部での画像濃度変化を意味する。これらは何れも潜像電位の異なる場所や潜像電位が不連続に急激に変化する画像濃度の境界部に現れる。現像ニップを現像剤が通過する過程で現像剤中のトナーが移動することや、そもそも誘導体としての静電容量を持つ現像剤層が異なる不連続な現像電界を通過するときの過渡現象に起因するものと考えられている。
【００４７】
以下、本実施形態で使用されるキャリア及びトナーの材料について説明する。まず、本実施形態で使用されるキャリアは、磁性を有する芯材粒子と、その表面を被覆する樹脂層とからなる。この樹脂層を形成するための樹脂としては、キャリアの製造に従来用いられている公知のものを用いることができる。例えば、キャリアの樹脂層には、下記の化１式で表される繰り返し単位を含むシリコーン樹脂を好ましく用いることができる。
【化１】
2006047942.tif 000003
【００４８】
キャリアの樹脂層に用いられるストレートシリコーン樹脂としては、ＫＲ２７１、ＫＲ２７２、ＫＲ２８２、ＫＲ２５２、ＫＲ２５５、ＫＲ１５２（信越化学工業社製）、ＳＲ２４００、ＳＲ２４０６（東レダウコーニングシリコーン社製）等が挙げられる。また、キャリアの樹脂層には、変性シリコーン樹脂も用いることができる。このようなものとしては、エポキシ変性シリコーン、アクリル変性シリコーン、フェノール変性シリコーン、ウレタン変性シリコーン、ポリエステル変性シリコーン、アルキッド変性シリコーン等が挙げられる。上記変性シリコーン樹脂の具体例としては、エポキシ変性物：ＥＳ−１００１Ｎ、アクリル変性シリコーン：ＫＲ−５２０８、ポリエステル変性物：ＫＲ−５２０３、アルキッド変性物：ＫＲ−２０６、ウレタン変性物：ＫＲ−３０５（以上、信越化学工業社製）、エポキシ変性物：ＳＲ２１１５、アルキッド変性物：ＳＲ２１１０（東レダウコーニングシリコーン社製）等が挙げられる。
【００４９】
上記シリコーン樹脂には、アミノシランカップリング剤を適量（０．００１〜３０重量％）含有させることができるが、このようなものとしては以下のようなものが挙げられる。
Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３：ＭＷ１７９．３
Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３：ＭＷ２２１．４
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＯＣ２Ｈ５）：ＭＷ１６１．３
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣ２Ｈ５）２：ＭＷ１９１．３
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３：ＭＷ１９４．３
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣＨ３）２：ＭＷ２０６．４
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３：ＭＷ２２４．４
（ＣＨ３）２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣ２Ｈ５）２：ＭＷ２１９．４
（Ｃ４Ｈ９）２ＮＣ３Ｈ６Ｓｉ（ＯＣＨ３）３：ＭＷ２９１．６
【００５０】
更に、本実施形態で使用されるキャリアの樹脂層には、以下に示すものを単独又は上記シリコーン樹脂と混合して使用することも可能である。ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。
【００５１】
キャリアの芯材粒子表面に樹脂層を形成するための方法としては、スプレードライ法、浸漬法、或いはパウダーコーティング法等公知の方法が使用できる。特に流動床型コーティング装置を用いる方法は、均一な塗付膜を形成するのに有効である。
【００５２】
キャリア芯材粒子表面上に形成する樹脂層の厚みは、通常０．０２〜１μｍ、好ましくは０．０３〜０．８μｍである。樹脂層の厚みはきわめて小さいことから、樹脂層を被覆した芯材粒子からなるキャリアとキャリア芯材粒子の粒度分布は実質的に同じである。
【００５３】
また必要に応じてキャリアの抵抗率を調整する場合もあり、芯材粒子上の被覆樹脂の抵抗調整、膜厚の制御によって可能である。キャリア抵抗調整のために、導電性微粉末を被覆樹脂層に添加して使用することも可能である。上記導電性微粉末としては、導電性ＺｎＯ、Ａｌ等の金属又は金属酸化物粉、種々の方法で調製されたＳｎＯ２又は種々の元素をドープしたＳｎＯ２、ＴｉＢ２、ＺｎＢ２、ＭｏＢ２等のホウ化物、炭化ケイ素、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリ（パラ−フェニレンスルフィド）ポリピロール、ポリエチレン等の導電性高分子、ファーネスブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック等が挙げられる。これらの導電性微粉末は、コーティングに使用する溶媒、或いは被覆用樹脂溶液に投入した後、ボールミル、ビーズミル等メディアを使用した分散機、或いは高速回転する羽根を備えた攪拌機を使用することによって均一に分散することが出来る。
【００５４】
次に、本実施形態で使用されるトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤と帯電制御剤とから構成される。このトナーは、重合法、造粒法等の各種のトナー製法によって作成された不定形または球形のトナーであることができる。また、磁性トナー及び非磁性トナーのいずれも使用可能である。
【００５５】
ここで使用されるトナーの結着樹脂としては従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものは全てが適用される。具体的にはポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタレン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／インデン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられ、これらは単独で或いは２種以上を混合して使用される。
【００５６】
ここで使用されるトナーの着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な染顔料が使用できて、従来からトナー用着色剤として使用されてきた顔料及び染料の全てが適用される。具体的には、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧローダミン６Ｃレーキ、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、マラカイトグリーン、マラカイトグリーンヘキサレート、ローズベンガル、モノアゾ系染顔料、ジスアゾ系染顔料、トリスアゾ系染顔料等が挙げられる。これらの着色剤の使用量は、結着樹脂に対して、通常１〜３０ｗｔ％、好ましくは３〜２０ｗｔ％である。
【００５７】
ここで使用されるトナーの帯電制御剤としては、正の帯電制御剤及び負の帯電制御剤、いずれのものも使用可能であるが、カラートナーの場合、色調を損なうことのない透明色から白色のものを使用するのが好ましい。例えば正極性のものとしては４級アンモニウム塩類、イミダゾール金属錯体や塩類等が用いられ、負極性のものとしては、サリチル酸錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物等等が挙げられる。
【００５８】
また、ここで使用されるトナーにおいては、離型性を持たせるために、低分子量のポリエチレン、ポリプロピレン等の合成ワックス類の他、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油等の植物系ワックス類；みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス類；モンタンワックス、オゾケライト等の鉱物系ワックス類；硬化ヒマシ油、ヒドロキシステアリン酸、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステル等の油脂系ワックス類を含有することができ、これらは単独で或いは２種以上混合して使用される。
【００５９】
さらに、ここで使用されるトナーには、上記の離型剤の他に必要に応じてトナーの熱特性、電気特性、物理特性を調整する目的で、各種の可塑剤（フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル等）、抵抗調整剤（酸化錫、酸化鉛、酸化アンチモン等）等の助剤を添加することも可能である。更に本発明のトナーには、必要に応じて上記の離型剤、助剤等以外の流動性付与剤を混合することもできる。その流動性付与剤としては、例えばシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、フッ化マグネシウム微粒子、炭化ケイ素微粒子、炭化ホウ素微粒子、炭化チタン微粒子、炭化ジルコニウム微粒子、窒化ホウ素微粒子、窒化チタン微粒子、窒化ジルコニウム微粒子、マグネタイト微粒子、二硫化モリブデン微粒子、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸マグネシウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子、フッ素系樹脂微粒子、アクリル系樹脂微粒子等が挙げられ、これらは単独で或いは２種以上使用することが可能である。なお、流動性付与剤としては、一次粒子の粒径が０．１μｍより小さく、表面をシランカップリング剤やシリコンオイル等で疎水化処理し、疎水化度４０以上のものが好ましい。
【００６０】
ここで使用されるトナーの製造方法としては公知の方法が用いられる。例えば結着樹脂、着色剤及び顔料、帯電制御剤さらに必要に応じて離型剤等を適当な比率でヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合機を使用して十分に混合する。その後、スクリュー型押出し式連続混練機、２本ロールミル、３本ロールミル、加圧加熱ニーダーを用いて溶融混練を行う。またカラートナーの場合、顔料の分散性を向上させる目的で結着樹脂の一部と顔料を予め溶融混練して得られるマスターバッチ顔料を着色剤として使用することが一般的である。上記方法で得られた混練物を冷却固化させた後にハンマーミル等の粉砕機を用いて粗粉砕をする。さらに、粗粉砕物をジェットミル粉砕機で粉砕処理した後に気流式分級機等に連結されたローター粉砕機等を用いて表面処理を行う。例えば衝突式粉砕機としてはハンマーミル、ボールミル、チューブミル、振動ミル等を挙げることができる。圧縮空気及び衝突板を主構成要素として具備してなるジェット式粉砕機としてはＩタイプ及びＩＤＳタイプ衝突式粉砕機（日本ニューマチック工業社製）を好ましく使用できる。またローター粉砕機としてはロールミル、ピンミル、流動層式ジェットミル等を例示できる。特に外壁としての固定容器とこの固定容器と中心軸を同一にする回転片とを主構成要素として具備してなるローター式粉砕機としてはターボミル（ターボ工業社製）、クリプトロン（川崎重工業社製）、ファインミル（日本ニューマチック工業社製）等が使用できる。連結された分級機には気流式分級機としてはディスパージョンセパレータ（ＤＳ）式分級機（日本ニューマチック工業社製）、多分割式分級機（エルボージェット；日鉄鉱業社製）等が使用できる。さらに気流式分級機、機械式分級機を用いて微粉分級を行い、微細粒子を得ることができる。
【００６１】
さらに上記方法で得られた微細粒子に流動性付与剤の添加混合を行う場合には、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ボールミル等の公知の設備が使用可能である。また懸濁重合法、非水分散重合法により、モノマーと着色剤、流動性付与剤から直接トナーを製造する方法であってもよい。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、ここでの部は重量基準である。また、各実施例及び比較例におけるキャリア及びトナーの主な特性は最後の方の表８にまとめ、評価の結果は表９にまとめている。
【００６３】
〔実施例１〕
＊トナーの製造例
（マスターバッチ顔料成分）
顔料  キナクリドン系マゼンタ顔料（Ｃ。Ｉ。ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１２２）  ５０部
結着樹脂  エポキシ樹脂                                                  ５０部
水                                                                      ３０部
上記原材料をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロール表面温度１３０℃に設定した２本ロールにより４５分間混練を行い、マスターバッチ顔料（１）を得た。次に、このマスターバッチ顔料（１）を用いて、以下の方法によりトナーを作成した。
【００６４】
（トナー成分）
結着樹脂  エポキシ樹脂（Ｒ−３０４、三井化学社製）                １００部
着色剤  マスターバッチ顔料（１）                                    １３部
帯電制御剤  サリチル酸亜鉛塩（ボントロンＥ８４、オリエント化学社製）  ２部
【００６５】
上記組成の混合物を２軸混練機にて溶融混練し、この混練物を粉砕部に平板型衝突板を具備したジェットミル粉砕機で平均粒径１２μｍになるように微粉砕した。さらにこの微細粒子をＤＳタイプ気流式分級機に連結したターボミルを使用して表面処理を行い、平均粒径１１．５μｍの微細粒子を得た。さらに微粉分級して、重量平均粒径が１２．１μｍ、３μｍ以下の粒子個数比率が０％の微細粒子を得た。この微細粒子２０ｋｇに対して平均粒径０．３μｍの疎水性シリカ微粒子１００ｇ、平均粒径０．３μｍの疎水性酸化チタン微粒子１００ｇを添加及び攪拌混合を行って、マゼンタ電子写真用トナーＡを得た。
【００６６】
＊キャリアＡの製造例
シリコーン樹脂（ＳＲ２４１１．トーレダウコーニングシリコーン社製）を希釈して、シリコーン樹脂溶液（固形分：５％）を用意した。そして、流動床型コーティング装置を用いて、キャリア芯材粒子（１）の各粒子表面上に、上記シリコーン樹脂溶液を、１００℃の雰囲気下で約４０ｇ／ｍｉｎの割合で塗布し、更に２４０℃で２時間加熱して、膜厚０．５３μｍ、真比重５．０ｇ／ｃｍ３のキャリアを得た。膜厚の調整はコート液量により行った。
【００６７】
上記方法で得られたカラートナー及びキャリアを用いてトナー濃度（ＴＣ）４．５ｗｔ％の現像剤を作成し、リコー社製ＩＰＳｉＯｃｏｌｏｒ８１００機を以下に示す現像条件に改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力Ｖｔが３．００Ｖになるように調製を行い、基準値とする。この基準値を維持する状態で、画像面積２０％の画像を出力した。そして、通紙枚数２０Ｋ枚に対するトナー濃度推移、現像剤および像担持体の帯電量分布、粒径分布、画像品質について評価を実施した。
【表１】
2006047942.tif 000004
【００６８】
〔実施例２〕
上記現像条件を下表のように変更した以外は、実施例１と同一トナーおよびキャリアを用いて実施例１と同様に画像出力及び評価を実施した。
【表２】
2006047942.tif 000005
【００６９】
〔実施例３〕
上記現像条件を下表のように変更した以外は、実施例１と同一トナーおよびキャリアを用いて実施例１と同様に画像出力及び評価を実施した。
【表３】
2006047942.tif 000006
【００７０】
〔実施例４〕
上記実施例１におけるトナーで重量平均粒径８．４μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を２％に調製した以外は、実施例１と同一方法でマゼンタ電子写真用トナーＢを得た。このトナーと上記実施例３の現像条件を用いて、実施例１と同様な画出力及び評価を実施した。
【００７１】
〔実施例５〕
上記実施例１におけるトナーで重量平均粒径５．１μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を１５％に調製した以外は実施例１と同一方法でマゼンタ電子写真用トナーＣを得た。このトナーと上記実施例３の現像条件を用いて、実施例１と同様に画像出力及び評価を実施した。
【００７２】
〔実施例６〕
＊重合トナーの製造例
イオン交換水７１０ｇに、０．１Ｍ−Ｎａ３ＰＯ４水溶液４５０ｇを投入し、６０℃に加温した後、ＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業製）を用いて、１２０００ｒｐｍにて攪拌した。これに１．０Ｍ−ＣａＣｌ２水溶液６８ｇを徐々に添加し、Ｃａ３（ＰＯ４）２を含む水系媒体を得た。
【００７３】
（トナー成分）
スチレン                                          １７０ｇ
ｎ−ブチルアクリレート                              ３０ｇ
キナクリドン系マゼンタ顔料                          １０ｇ
ジ−ｔ−ブチルサリチル酸金属化合物                    ２ｇ
ポリエステル樹脂                                    １０ｇ
上記処方を６０℃に加温し、ＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業製）を用いて、１２０００ｒｐｍにて均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤２、２‘−アゾビス（２、４−ジメチルバレロニトリル）１０ｇを溶解し、重合性単量体組成物を調整した。そして、上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、６０℃、Ｎ２雰囲気下において、ＴＫ式ホモミキサーにて１００００ｒｐｍで２０分間攪拌し、重合性単量体組成物を造粒した。その後、パドル攪拌翼で攪拌しつつ、８０℃に昇温し、１０時間反応させた。重合反応終了後、減圧下で一部水系媒体を留去して冷却し、塩酸を加えリン酸カルシウムを溶解させた後、濾過、水洗、乾燥をして、重量平均粒径が７μｍ、３μｍ以下粒子個数比率が１％の着色懸濁粒子を得た。この微細粒子２０ｋｇに対して平均粒径０．３μｍの疎水性シリカ微粒子１００ｇ、平均粒径０．３μｍの疎水性チタン微粒子１００ｇを添加及び攪拌混合を行って、マゼンタ電子写真用トナーＤを得た。このトナーと実施例３の現像条件を用いて、実施例１と同様に画像出力及び評価を実施した。
【００７４】
〔実施例７〕
上記実施例６におけるトナーにおいて、トナーＤから以下に示すトナーＥに変更した以外は、実施例３と同一現像条件を用いて、実施例１と同様に画像出力及び評価を行った。
＊トナーの製造例
上記微細粒子２０ｋｇに対して平均粒径３０ｎｍの疎水性シリカ微粒子１００ｇ、平均粒径３０ｎｍの疎水性チタン微粒子１００ｇ、及び平均粒径１００ｎｍの疎水性シリカ微粒子１００ｇを添加及び攪拌混合を行う以外は、実施例６と同一方法で、マゼンタ電子写真用トナーＥを得た。
【００７５】
〔実施例８〕
上記実施例６におけるトナー及びキャリアＣを用いて、トナー濃度（ＴＣ）７．０ｗｔ％の現像剤を作成し、リコー社製ＩＰＳｉＯｃｏｌｏｒ８１００機を改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力Ｖｔが２．５０Ｖになるように調製を行い、基準値とする。その他の現像条件は実施例１と同一である。この基準値を維持する状態で、画像面積２０％の画像を出力した。そして、通紙枚数２０Ｋ枚に対するトナー濃度推移、現像剤および像担持体の帯電量分布、粒径分布、画像品質について評価を実施した。
【００７６】
〔実施例９〕
上記実施例９におけるトナー、キャリアを用い、同一の現像条件で画像面積１％の画像を出力した。そして、通紙枚数２０Ｋ枚に対するトナー濃度推移、現像剤および像担持体の帯電量分布、粒径分布、画像品質について評価を実施した。
【００７７】
〔実施例１０〕
上記実施例９におけるトナー及びキャリアＣを用いて、トナー濃度（ＴＣ）１０．０ｗｔ％の現像剤を作成して、リコー社製ＩＰＳｉＯｃｏｌｏｒ８１００機を改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力Ｖｔが２．００Ｖになるように調製を行い、基準値とする。その他の現像条件は実施例１と同一である。この基準値を維持する状態で、画像面積２０％の画像を出力した。そして、通紙枚数２０Ｋ枚に対するトナー濃度推移、現像剤および像担持体の帯電量分布、粒径分布、画像品質について評価を実施した。
【００７８】
〔実施例１１〕
上記実施例６におけるトナーにおいて、トナーＤから以下に示すトナーＦに変更した以外は、実施例３と同一現像条件を用いて、実施例１と同様に画像出力及び評価を実施した。
＊トナーの製造例
上記微細粒子２０ｋｇに対して平均粒径３０ｎｍの疎水性チタン微粒子１００ｇ、及び平均粒径１００ｎｍの疎水性シリカ微粒子１００ｇを添加及び攪拌混合を行う以外は、実施例６と同一方法で、マゼンタ電子写真用トナーＦを得た。
【００７９】
〔実施例１２〕
実施例９におけるトナー及びキャリアＣを用いて、トナー濃度７．０％の現像剤を作成して、リコー社製ＩＰＳｉＯｃｏｌｏｒ８１００機を表４に示す現像条件に改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力Ｖｔが３．００Ｖになるように調製を行い、基準値とする。この基準値を維持する状態で、画像面積２０％の画像を出力した。そして、通紙枚数２０Ｋ枚に対するトナー濃度推移、現像剤および像担持体の帯電量分布、粒径分布、画像品質について評価を実施した。
【表４】
2006047942.tif 000007
【００８０】
〔実施例１３〕
実施例９におけるトナー及びキャリアＣを用いて、トナー濃度７．０％の現像剤を作成して、リコー社製ＩＰＳｉＯｃｏｌｏｒ８１００機を表５に示す現像条件に改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力が３．００Ｖになるように調製を行い、基準値とする。この基準値を維持する状態で、画像面積２０％の画像を出力した。そして、通紙枚数２０Ｋ枚に対するトナー濃度推移、現像剤および像担持体の帯電量分布、粒径分布、画像品質について評価を実施した。
【表５】
2006047942.tif 000008
【００８１】
〔比較例１〕
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリアＡから以下に示すキャリアＢに変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様に画像出力及び評価を実施した。
＊キャリアＢの製造例
シリコーン樹脂（ＳＲ２４１１  トーレダウコーニングシリコーン社製）を希釈して、シリコーン樹脂溶液（固形分：５％）を得た。
流動床型コーティング装置を用いて、平均粒径が６０μｍキャリア芯材粒子（ＭｎＭｇＳｒ系フェライト、１ＫＯｅの磁気モーメント７７ｅｍｕ／ｇ）５Ｋｇの各粒子表面上に、上記のシリコーン樹脂溶液を、１００℃の雰囲気下で約４０ｇ／ｍｉｎの割合で塗布し、更に２４０℃で２時間加熱して、膜厚０．５３  μｍ、真比重５．０ｇ／ｃｍ３のキャリアＢを得た。膜厚の調整はコート液量により行なった。
【００８２】
〔比較例２〕
上記実施例１のトナーにおいて、トナーＡから以下に示すトナーＧに変更した以外は、実施例３と同一現像条件を用いて、実施例１と同様に画像出力及び評価を実施した。
＊トナーの製造例
上記実施例１の混練物を用いて、粉砕部に平板型衝突板を具備したジェットミル粉砕機で平均粒径１２μｍになるように微粉砕し、さらにＤＳタイプ気流式分級機に連結したターボミルを使用して表面処理を行ない平均粒径１１．５μｍとした。さらに微粉分級して、重量平均粒径が１１．８μｍ、３μｍ以下の粒子個数比率が２０％の微細粒子を得た。該微細粒子２０ｋｇに対して平均粒径３０ｎｍの疎水性シリカ微粒子１００ｇ、平均粒径３０ｎｍの疎水性酸化チタン微粒子１００ｇを添加及び攪拌混合を行って、マゼンタ電子写真用トナーＧを得た。
【００８３】
〔比較例３〕
上記現像条件を下表のように変更した以外は、実施例７と同一トナーおよびキャリアを用いて実施例１と同様に画像出力及び評価を実施した。
【表６】
2006047942.tif 000009
【００８４】
〔比較例４〕
上記現像条件を下表のように変更した以外は、実施例７と同一トナーおよびキャリアを用いて実施例１と同様に画像出力及び評価を実施した。
【表７】
2006047942.tif 000010
【００８５】
〔比較例５〕
上記実施例６のトナーにおいて、トナーＤから以下に示すトナーＨに変更した以外は、実施例３と同一現像条件を用いて、実施例１と同様に画像出力及び評価を実施した。
＊トナーの製造例
上記微細粒子２０ｋｇに対して平均粒径３０ｎｍの疎水性シリカ微粒子５０ｇ、平均粒径３０ｎｍの疎水性チタン微粒子５０ｇ、及び平均粒径１００ｎｍの疎水性シリカ微粒子５０ｇを添加及び攪拌混合を行う以外は、実施例６と同一方法で、マゼンタ電子写真用トナーＨを得た。
【００８６】
［比較例６］
比較例５のトナー、実施例３の現像条件を用いて、画像面積１％の画像を出力した。通紙枚数２０Ｋ枚に対するトナー濃度推移、現像剤および像担持体の帯電量分布、粒径分布、画像品質について評価を実施した。
【００８７】
【表８】
2006047942.tif 000011
【表９】
2006047942.tif 000012
【００８８】
なお、画像濃度は、主走査方向２９０ｍｍ×副走査方向３０ｍｍのベタ部のＬ部（画像左側）からＲ部（画像右側）まで１０ｍｍずつシフトさせ、計２９箇所  をＸ−ｒｉｔｅ９３８分光濃度計で測定し、ＬＭＲ部の平均値である。そして、初期からの画像濃度変動が±０．１２０の範囲を許容レベルとする。
【００８９】
また、画像濃度ムラは、主走査方向２９０ｍｍ×副走査方向３０ｍｍのベタ部のＬ部（画像左側）からＲ部（画像右側）まで１０ｍｍずつシフトさせ、計２９箇所をＸ−ｒｉｔｅ９３８分光濃度計で測定して、各測定箇所の画像濃度における最大と最小の差の値である。そして、各測定箇所の画像濃度における最大と最小の差が、０．０５０の範囲を許容レベルとする。
【００９０】
トナー濃度安定性については、以下のように評価した。上記のように一連の評価は画像出力前にトナー濃度センサの基準値設定を行い、トナー濃度センサがこの基準値になるように制御して画像出力を行った。よって初期からのトナー濃度の変動幅が小さいほど、安定性に優れていると判断できる。初期からのトナー濃度変動のおいて±０．３０ｗｔ％を許容レベルとする。
【００９１】
表９からわかるように、実施例１〜１３は、２０Ｋ枚における｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜が０．１［ｆ・Ｃ／１０μｍ］以下で、｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜が０．２［μｍ］以下となっている。実施例１〜１３を見ると、画像濃度変動が±０．１２０以下であり、濃度ムラが±０．０５０の範囲に入っており、経時にわたり良好な画像が維持できていることがわかる。
【００９２】
一方、比較例１〜５を見ると少なくとも一方が、２０Ｋ枚における｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜が０．１［ｆ・Ｃ／１０μｍ］越えているか、２０Ｋ枚における｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜が０．２［μｍ］を越えている。比較例１〜５は、濃度ムラ、または画像濃度が許容範囲を越えており、良好な画像が維持できていないことがわかる。
【００９３】
このことから、感光体表面上にトナーの平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍと、現像装置内のトナーの平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖとの差を０．１［ｆ・Ｃ／１０μｍ］以下に抑え、感光体表面上にトナーの平均粒径ｄｄｒｕｍと現像装置内のトナーの平均粒径ｄｄｅｖとの差を０．２［μｍ］以下に抑えることができれば、画像濃度低下や濃度ムラを抑えることができることがわかる。また、｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜が０．１［ｆ・Ｃ／１０μｍ］以下、かつ、｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜が０．２［μｍ］以下であるかどうか調べれば、画像形成形成装置が良好な画像を形成することができるかどうかを判定できることがわかる。
【００９４】
（１）
以上、本実施形態の画像形成装置によれば、トナーが劣化した状態においても｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜が０．１［ｆ・Ｃ／１０μｍ］以下で、かつ｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜が０．２［μｍ］以下を満たした画像形成装置であれば、経時にわたり画像濃度の低下や画像濃度ムラのない良好な画像を維持することができる。
（２）
また、現像剤規制部材による規制直後における現像剤担持体上の単位面積あたりの現像剤の担持量は２０〜６０［ｍｇ／ｃｍ２］とすることで、現像剤担持体と像担持体間に印加させる電界を大きくする必要がなく、現像剤規制部材よりも現像剤担持体の現像剤搬送方向下流側において剤落ちの発生を抑制することができる。さらに、像担持体と現像剤担持体との空間における流動性の低下が抑制され、像担持体上の静電潜像に対してのトナー供給が円滑に行われなくなるのを抑制することができる。その結果、画像濃度低下や濃度ムラの発生を抑制することができる。
（３）
また、トナーに平均粒径が８０〜１４０［ｎｍ］である大粒径の疎水性シリカを添加することにより、転写性、現像性に対して更に性能が向上する。
（４）
また、トナーに平均粒径が５０［ｎｍ］以下の疎水性シリカ微粒子および平均粒径が５０［ｎｍ］以下の疎水性酸化チタン微粒子を０．２［ｗｔ％］以上、１．２［ｗｔ％］以下添加している。疎水性シリカ微粒子および疎水性酸化チタン微粒子の平均粒径を５０［ｎｍ］以下とすることで、トナーとの静電力、ファンデアワールス力を格段に向上させることができ、トナーの流動性を向上させることができる。その結果、現像剤の所望の帯電レベルを得ることができ、良好な画像品質が得られ、さらに転写残トナーの低減を図ることができる。また、疎水性シリカ微粒子の添加量が０．３〜１．５［ｗｔ％］の範囲で、疎水性酸化チタン微粒子が０．２〜１．２［ｗｔ％］の範囲とすることで、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られて、トナー飛散を抑制することができる。
（５）
トナー濃度を５．０〜９．０［ｗｔ％］の範囲で、平均帯電量Ｑ／Ｍが１５〜４０［−μＣ／ｇ］となる現像剤を使用している。これにより、トナー飛散や画像濃度の低下が抑制され、小粒径キャリア、小粒径トナーを使用した現像剤であっても、長期に亘って安定した画像品質が得られるようになる。
（６）
トナーの重量平均粒径が５．０〜８．０［μｍ］、かつトナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Ｄｗ／Ｄｎを１．２０以下にすることにより、画像濃度安定性に加えて、解像度の向上も図られ、さらに高品質な画像を得ることができる。
（７）
またトナー粒度分布における３［μｍ］以下の粒子個数比率を５％以下にすることによって、流動性、保存性における品質を改善することができ、現像装置中へのトナー補給性及びトナーの帯電立ち上がり特性において良好な水準を得ることができる。
（８）
また、トナーの帯電立ち上がり比率Ｚ（％）を７０（％）以上としている。トナーの帯電立ち上がり比率Ｚ（％）を７０（％）以上とすることにより、トナー飛散、及び地肌汚れを大きく改善することができる。
（９）
また、本実施形態の画像形成装置は、現像スリーブの周速度をＶｓ、感光体の周速度Ｖｐとした場合、Ｖｓ／Ｖｐを１．５から２．５の範囲になるように調整している。Ｖｓ／Ｖｐが１．５よりも低い場合には、静電潜像を通過する現像剤の通過時間が短くなるため、現像能力が低下してしまい、高面積を有する画像を出力した場合、画像濃度低下が顕著となってくる。またＶｓ／Ｖｐが２．５よりも高い場合、即ち現像剤と静電潜像との接触時間を長くすると異常画像が発生する。よって、Ｖｓ／Ｖｐを１．５から２．５の範囲に調整することで、高品位な画像を得ることができる。
（１０）
また、本実施形態の現像装置によれば、トナーが劣化した状態においても｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜が０．１［ｆ・Ｃ／１０μｍ］以下で、かつ｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜が０．２［μｍ］以下を満たすことで、経時にわたり画像濃度の低下や画像濃度ムラのない良好な画像を維持することができる。
（１１）
また、本実施形態の現像装置は、少なくとも感光体とともに一体的に支持されプロセスカートリッジを構成している。これにより現像装置などの感光体周囲の部材を感光体とともに、プリンタ装置本体に対して一括して着脱可能となり、メンテナンス性を向上することができる。
（１２）
また、本実施形態の画像形成装置の判定方法によれば、該現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖと感光体のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍと、現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖと、感光体上のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとをそれぞれ検知して、該現像装置内のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｅｖと感光体のトナー平均帯電量（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍとの関係が｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜≦０．１０［ｆ・Ｃ／１０μｍ］の関係を満たしているかどうかと、該トナー平均粒径ｄｄｅｖと感光体上のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとの関係が｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜≦０．２０［μｍ］を満たしているかどうかを検知することで、この画像形成装置が画像濃度ムラや画像濃度低下を引き起こす危険があるかどうかを判定することができる。この判定方法を用いれば、画像形成装置の画像形成条件を上記条件を満たすように変更すれば、経時にわたり濃度ムラや画像濃度低下のない画像形成装置とすることが可能となる。
（１３）
また、本実施形態の画像形成装置の製造方法によれば、未使用の現像剤を一時間攪拌して十分劣化させた状態において、｜（Ｑ／ｄ）ｄｅｖ−（Ｑ／ｄ）ｄｒｕｍ｜≦０．１０［ｆ・Ｃ／１０μｍ］の関係を満たし、かつ、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の該現像装置内のトナー平均粒径ｄｄｅｖと、未使用の該現像剤を一時間攪拌後の潜像担持体のトナー平均粒径ｄｄｒｕｍとが、｜ｄｄｅｖ−ｄｄｒｕｍ｜≦０．２０［μｍ］の関係を満たす要求仕様を満足する設計条件を決定してこの設計条件に基づいて画像形成装置を製造している。これにより、経時にわたり、画像濃度ムラや画像濃度低下の発生が抑制された画像形成装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態に係るプリンタの内部構成を示す概略構成図。
【図２】感光体ユニットの内部構成を示す概略構成図。
【図３】書き込み装置の構成を示す概略構成図。
【図４】現像装置の内部構成を示す概略構成図。
【図５】初期状態における現像装置内のトナーの帯電分布と粒径分布とを示した図。
【図６】初期状態における感光体上に付着したトナーの帯電分布と粒径分布とを示した図。
【図７】未使用のトナーを一時間攪拌した後の現像装置内のトナーの帯電分布と粒径分布とを示した図。
【図８】未使用のトナーを一時間攪拌した後の感光体上に付着したトナーの帯電分布と粒径分布とを示した図。
【図９】現像装置の内部構成を示す斜視図。
【図１０】プロセスカートリッジの内部構成を示す概略構成図。
【図１１】プロセスカートリッジを備えた画像形成装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００９６】
１  装置本体
２  感光体ユニット
３  転写ベルト
４  感光体
５  現像装置
６  書き込み装置
７  両面ユニット
８  反転ユニット
９  定着装置
５００  プロセスカートリッジ
【図１】
2006047942.tif 000013
【図２】
2006047942.tif 000014
【図３】
2006047942.tif 000015
【図４】
2006047942.tif 000016
【図５】
2006047942.tif 000017
【図６】
2006047942.tif 000018
【図７】
2006047942.tif 000019
【図８】
2006047942.tif 000020
【図９】
2006047942.tif 000021
【図１０】
2006047942.tif 000022
【図１１】
2006047942.tif 000023